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采油技术在石油工程中的实践研究

高鹏1 徐玉惠2 张久龙3

1.中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司现河采油厂史南采油管理区;2.中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司现河采油厂乐安采油管理区;3.中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司现河采油厂新春项目部

摘要: 我国作为石油能源的消耗大国,2021年全年的原油消耗总量约为7.0355亿吨,其中,自产原油约1.99亿吨,占比28%,从这一数字可以看出,我国每年都需要进口大量的石油才能满足正常的生产活动所需。面对这一严峻形势,近年来,我国的一些大型油田将新型的采油技术运用到石油工程当中,旨在提高原油产量,为国家经济建设输送更多的石油能源。基于此,本文将重点围绕石油工程中常用的采油技术以及新型采油技术的实践应用效果予以阐述。

关键词: 采油技术;石油工程;实践应用
DOI:10.12721/ccn.2023.157216
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目前,虽然二采、三采技术已经日渐成熟,但是相比于一次采油技术,二采、三采的效果并不明显,其原油开采量甚至不足一次开采总量的20%。针对这种情况,各大油田相继对原有的采油技术予以优化和改进,来提升二采与三采的原油产量,实践验证数据表明,通过对传统采油技术的创新与改良,原油采收率显著提升。

1 石油工程中常用的采油技术

1.1 热力采油技术

热力采油主要是对油层中的原油进行加热处理,来改变原油的存储状态,进而使地层中的原油达到开采要求。目前,该技术在稠油层当中得到大面积推广和使用。最为常见的加热方法包括蒸汽注入法与油层燃烧法,这种技术的作用机理是通过提升原油温度,来改善原油的流动性,使稠油黏度快速下降。以蒸汽加热技术为例,在开采过程中,首先利用高温高压下的饱和蒸汽注入油井当中,然后采取焖井措施,使蒸汽处于一个完全封闭的空间,经过一段时间以后,蒸汽的表面温度能够传导至油层当中,这时,原油温度将迅速升高。采用这种方法能够大幅度减少原油的流动阻力,并且可以在短时间内开采出石油能源。但是,当蒸汽到达油井以后,由于表面温度变化不定,因此,极易给油井造成损害,进而给原油的采收率造成严重影响[1]。

1.2 分层注水技术

分层注水是石油工程较为常用的一种采油技术,该技术的基本原理是将一定比例的比分别注入到不同的油层当中,使油层快速分解成为油层与水层,根据油密度低于水密度的物理学原理,油层当中的原油将快速上浮,进而为后续开采提供便利条件。在注水过程中,技术人员常常借助于电子流量计对注水量进行有效控制,这样能够避免发生水量超标现象。目前,分层注水主要包括两种工艺,即偏心投捞分注工艺与同心集成分注工艺。以同心集成分注工艺为例,该技术当中的管柱结构包括射流洗井器、套管保护封隔器等,注水时,技术人员应当随时对封隔器外径、封隔器长度等指标进行监测,进而在保证注水效果的同时,能够延长注水管柱的使用寿命。

1.3 三次采油技术

三次采油是在二次采油的基础上,对油井进行三次开采,相比于一采和二采,三次采油技术原理复杂,并且原油采收率也远远低于一采和二采。目前,三次采油常用的开采方法包括气体注入法、化学注入、超声波刺激法以及微生物注入法等。以气体注入法为例,这种方法可以划分为混相驱油技术与非混相驱油技术,混相驱油是利用驱油剂使被验动介质溶解,以此来减少油层的表面张与毛细管力。而非混相驱油则是将非混相剂作为驱油剂,使其与油层中的原油结合在一起,在驱油剂的作用下,原油将快速膨胀,自身的黏度也将快速下降,进而达到开采要求。

2 新型采油技术在石油工程中的实践应用

2.1 微生物采油技术

微生物采油是油井三次开采过程中较为常用的采油技术,该技术的基本原理是将微生物作为表面活性剂,通过与油层的结合,来改善油层活性,降低油水分界面的表面张力,由于微生物活性剂具有亲水性能,因此,可以吸附大量的水分子,促进油水分离,使油层中的原油达到开采要求。该技术不仅投入成本低,操作工序简便,并且不会给地层造成损害与污染,因此,在三次开采中的应用频率越来越高。需要注意的是,不同的油田,在应用微生采油技术时,微生物的注入量与注入方式也存在明显差异,一般情况下,微生物注入量大多介于0.002-0.007倍的孔隙体积之间,注入浓度在1%-3%之间。其中,常用的注入方式包括周期式注入法与轮次注入法。

2.2 ASP三元复合驱油技术

该技术主要利用碱、表面活性剂、聚合物的协同效应来达到驱油的目的。实践应用数据表明,应用ASP三元复合驱油技术比分层注水驱油技术的采收率提高20%左右。其驱油原理是三种物质与油层中的原油接触以后,油水分界面的张力迅速下降到0.001mN/m以下,主要原因是由于聚烯酰胺这种物质具有保护表面活性剂的作用,使其不与钙离子、镁离子发生化学反应。并且碱剂可以促使油水分界面的张力快速扩散,在这种低张力的驱使作用下,油水实现了快速分离。目前,在三次驱油过程中,较为常用的聚合物是聚丙烯酞胺,或者是经过水解的聚丙烯酞胺,由于这种物质具有较强的亲水性,因此,更容易与油层中的水形成氢键,在这种情况下,聚合物所表现出的驱油效果也更加明显[2]。

2.3 泡沫酸酸化采油技术

在多层非均匀地层当中,由于每一层的渗透率存在明显差异,因此,利用常规的酸化处理技术,无法增加酸液的渗透率,进而给酸化效果造成严重影响。而泡沫酸流体能够大幅增加低渗透岩心的分流量,酸流体可以在不同渗透率的岩心层中快速推进,在酸流体注入量增加的前提下,可以有效改善油层的物理特性,进而使油层中的原油能够满足开采要求。与分层注水技术相比,泡沫酸酸化技术对地层污染小,酸液漏失量小,并且可以将油层当中多余的固体颗粒排出地面,使原油质量得到有效改善。以国内某油井的采油现场为例,在采油过程中,施工人员利用低密度泡沫流体对地层中的砂石层进行冲洗,初期注入量为60m3,密度为0.7g/cm3,经过150分钟的时间以后,油井口开始返液,在间隔20天以后,向油井下面注入2700m3的蒸汽,然后进行焖井处理,焖井时间为20天,开井排水6天以后,开始有原油产出,日产原油量达到15t以上,产液量在45t以上。由此可以看出,泡沫酸酸化采油技术在提高原油采收率方面发挥着至关重要的作用。

结束语:

目前,在石油工程中应用的采油技术种类越来越多,而广大技术人员在选择采油技术时,应当结合油田的实际情况与油层的物理及化学特性,并遵循“优中选优”的原则,来确定最佳的采油技术方案,进而在提高原油采收率的同时,能够最大限度的降低采油成本。

参考文献:

[1]毛海森.浅谈采油技术在石油工程中的应用[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(21):195-196.

[2]张国伟.现代三元复合驱采油技术在石油开采中的应用[J].化学工程与装备,2021(11):73-74.